CN101144288A - 圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点 - Google Patents

Abstract

圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点，涉及一种建筑节点构造形式，该节点包括圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱、钢箍、钢环板及其腹板和钢框架梁；钢环板及其腹板在圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱和钢框架梁之间，钢环板焊接在节点区钢管外壁上，钢框架梁连接在钢环板及其腹板上。钢箍是圆钢，也可是扁钢，粘贴织物时，纤维方向与柱轴线夹角可介于0～90°之间，圆钢管之间采用螺纹连接。本发明的管与管之间采用螺纹连接，便于机械化生产和现场施工，减少了施工现场作业量，避免了粘结碳纤维织物后的焊接。

Description

圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点

技术领域

本发明涉及一种建筑节点构造形式，特别是涉及一种通过钢环板连接圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的节点形式。

背景技术

圆碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastic，简称CFRP)钢管混凝土柱是指在圆截面CFRP钢复合管内浇筑素混凝土而形成的以承受压力为主的建筑结构用构件。这种构件允许采用薄壁钢管，可以进一步减轻结构自重；也可以解决CFRP筒混凝土结构脆性破坏的不足，同时，其耐腐蚀性、耐久性较好，以上优点决定了圆CFRP钢管混凝土构件具有良好的应用前景。而在应用过程中，必然涉及到圆CFRP钢管混凝土柱与目前应用较多的钢框架梁的连接节点问题，该节点与已有的钢管混凝土柱与钢框架梁的连接节点的主要区别是，首先应保证节点区的混凝土受到足够的约束，再就是应尽量减少粘贴CFRP后的焊接量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于圆CFRP钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板连接节点。其通过钢环板在圆CFRP钢管混凝土柱和钢框架梁之间传递力和弯矩，管与管之间采用螺纹连接，便于机械化生产和现场施工，减少了施工现场作业量，避免了粘结碳纤维织物后的焊接。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点，所述节点包括圆碳纤维增强塑料钢管混凝土、钢箍、钢环板及其腹板和钢框架梁；钢环板及其腹板在圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱和钢框架梁之间，钢环板焊接在节点区钢管外壁上，在节点间钢管外壁上机械粘贴碳纤维织物，钢框架梁连接在钢环板及其腹板上。

如上所述的圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点，其纤维织物粘贴在节点间钢管外壁上，纤维方向与柱轴线夹角可介于0～90°之间，圆钢管之间采用螺纹连接。

如上所述的圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点，其节点的制备包括下面步骤与工艺条件：

第一步：按设计尺寸加工节点间钢管，在钢管两端加工内、外螺纹；

第二步：在节点间钢管外壁机械粘贴碳纤维织物，制备成圆碳纤维增强塑料钢管；

第三步：按设计尺寸加工节点区钢管，在钢管两端加工内、外螺纹；

第四步：将钢箍焊接于节点区钢管外壁，将钢环板及其腹板焊接在节点区钢管外壁；

第五步：在施工现场将管逐节拧好；将钢框架梁连接到钢环板及其腹板上；

第六步：在螺纹处人工粘贴碳纤维织物；浇筑核心混凝土。

本发明的优点与效果是：

1.本发明的管与管之间采用螺纹连接，便于机械化生产和现场施工，减少了施工现场作业量，避免了粘结碳纤维织物后的焊接。

2.本发明在节点区沿圆周加焊通长的钢箍，保证了该处混凝土受到足够的约束。

3.本发明采用了钢环板，有利于改善节点区的受力性能。

附图说明

图1为在工厂制备完毕的节点间圆CFRP钢管示意图；

图2为在工厂制备完毕的节点区圆钢管与钢环板及其腹板连接后的示意图；

图3为节点的最终形式示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，在工厂将所需的节点间圆钢管1两端分别加工内螺纹2、外螺纹3，螺纹高度由计算确定；采用机械设备粘贴碳纤维织物4，制成圆CFRP钢管，CFRP边缘与螺纹应有一定距离。

如图2所示，在工厂将所需的节点区圆钢管5两端分别加工内螺纹2、外螺纹3，螺纹高度与节点间圆钢管两端的螺纹高度相对应；将钢箍6沿圆周通长焊接于节点区钢管外壁，钢箍可以采用圆钢、钢筋、扁钢或带钢等，其截面尺寸等参数由计算确定；将钢环板7及其腹板8焊接在节点区钢管外壁，环板形状以及其它参数等由工程实际确定。

如图3所示，将管对中、校平后，按照节点间钢管1、节点区钢管5、节点间钢管1的顺序依次将管逐节拧好，将钢框架梁的翼缘9和腹板10分别连接到钢环板7及其腹板8上，该处连接可以采用焊接、螺栓连接或混合连接等形式；在螺纹位置人工粘贴碳纤维织物11，并保证与原有碳纤维织物有一定的搭接长度，同时厚度也可相应增加；最后浇筑素混凝土12。

本发明的步骤与工艺条件为：

第一步：按设计尺寸加工节点间钢管，在钢管两端加工内、外螺纹；

第二步：在节点间钢管外壁(螺纹处除外)机械粘贴碳纤维织物，制备成CFRP钢管；

第三步：按设计尺寸加工节点区钢管，在钢管两端加工内、外螺纹；

第四步：将钢箍焊接于节点区钢管外壁，将钢环板及其腹板焊接在节点区钢管外壁；

第五步：在施工现场将管逐节拧好；将钢框架梁连接到钢环板及其腹板上；

第六步：在螺纹处人工粘贴碳纤维织物；浇筑核心混凝土。

本发明通过钢环板及其腹板在圆CFRP钢管混凝土柱和钢框架梁之间传递力和弯矩，钢环板焊接在节点区钢管外壁上，通过焊缝传递力和弯矩，钢框架梁连接在钢环板及其腹板上，通过连接传递力和弯矩；通过钢箍增加对节点区混凝土的约束。可以机械制备CFRP钢管，也可以手工制备；钢箍可以是圆钢(钢筋)，也可以是扁钢(带钢)，且道数可以是n(n是自然数)；碳纤维织物可以是单向的，也可以是双向的；粘贴织物时，纤维方向与柱轴线夹角可以介于0～90°之间；圆钢管之间采用螺纹连接。

Claims (3)

1.圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点，其特征在于，所述节点包括圆碳纤维增强塑料钢管混凝土、钢箍(6)、钢环板(7)及其腹板和钢框架梁；钢环板及其腹板在圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱和钢框架梁之间，钢环板焊接在节点区钢管(5)外壁上，在节点间钢管外壁上机械粘贴碳纤维织物，钢框架梁连接在钢环板及其腹板上。

2.根据权利要求1所述的圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点，其特征在于，纤维织物粘贴在节点间钢管外壁上，纤维方向与柱轴线夹角可介于0～90°之间，圆钢管之间采用螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的圆碳纤维增强塑料钢管混凝土柱与钢框架梁的钢环板节点，其特征在于，节点的制备包括下面步骤与工艺条件：

第一步：按设计尺寸加工节点间钢管，在钢管两端加工内、外螺纹；

第二步：在节点间钢管外壁机械粘贴碳纤维织物，制备成圆碳纤维增强塑料钢管；

第三步：按设计尺寸加工节点区钢管，在钢管两端加工内、外螺纹；

第四步：将钢箍焊接于节点区钢管外壁，将钢环板及其腹板焊接在节点区钢管外壁；

第五步：在施工现场将管逐节拧好；将钢框架梁连接到钢环板及其腹板上；

第六步：在螺纹处人工粘贴碳纤维织物；浇筑核心混凝土。